DE69512504T2 - Pumpsysteme mit peristaltischen pumpen - Google Patents

Pumpsysteme mit peristaltischen pumpen

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft peristaltische Pumpvorrichtungen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Heute trennen Menschen Vollblut routinemäßig durch Zentrifugieren in seine verschiedenen therapeutischen Bestandteile wie Erythrozyten, Thrombozyten und Plasma.
  • Herkömmliche Blutverarbeitungsverfahren verwenden robuste Zentrifugengeräte in Verbindung mit sterilen Einmal-Verarbeitungssystemen, die charakteristisch aus Kunststoff bestehen. Der Bediener lädt die Einmalsysteme vor dem Verarbeiten auf die Zentrifuge und entfernt sie anschließend.
  • Herkömmliche automatische Blutverarbeitungsverfahren arbeiten charakteristisch mit einem Bereich unterschiedlicher Flüssigkeitsdurchflußraten. Relativ hohe Durchflußraten werden gebraucht, um Blut während der Verarbeitung umzuwälzen sowie Hilfsflüssigkeiten zum Vorbereiten vor dem Gebrauch und zum Spülen nach dem Gebrauch zirkulieren zu lassen. Andererseits werden relativ geringe Durchflußraten gebraucht, um Antikoagulans zuzuführen.
  • Eine Möglichkeit besteht darin, zweckbestimmte Pumpen vorzusehen, von denen einige den Auforderungen nach großen Durchflußvolumina und andere den Auforderungen nach kleinen Durchflußvolumina entsprechen.
  • Der Weg, den die Erfindung beschreitet, ist davon verschieden. Ein prinzipielles Ziel der Erfindung besteht darin, Forderungen sowohl nach hohen als auch nach geringen Durchflüssen mit einer einzigen Pumpe zu entsprechen.
  • US-A-3 938 909 zeigt peristaltische Pumpvorrichtungen, bei denen der Pumpenrotor intermittierend arbeitet, wobei er für einen gegebenen Zeitraum um 180º angetrieben wird und dann für einen gegebenen Zeitraum aufhört zu drehen. Die Drehgeschwindigkeit während der Drehphase des Betriebs ist veränderbar.
  • Der Oberbegriff von Anspuch 1 basiert auf dieser Offenbarung. Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 aufgeführt.
  • Die Erfindung sieht eine zweite Betriebsart vor, in der der Pumpenrotor kontinuierlich mit einer höheren Förderrate als in der intermittierenden Betriebsart dreht.
  • Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine Perspektivansicht einer Zentrifugiereinheit, die die Merkmale der Erfindung enthält;
  • Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Fluidverarbeitungs-Einmaleinheit, die in Verbindung mit der Zentrifugiereinheit von Fig. 1 verwendbar ist;
  • Fig. 3 ist eine Perspektivansicht eines Zentrifugal- Verarbeitungssystems, das die in Fig. 1 gezeigte Zentrifugiereinheit und die in Fig. 2 gezeigte Fluidverarbeitungseinheit umfaßt, wenn sie zum Gebrauch kombiniert sind;
  • Fig. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Fluidsteuerungskassette, die in der in Fig. 2 gezeigten Fluidverarbeitungseinheit enthalten ist, und zwar mit Blick auf die Rückseite des Kassettenkörpers;
  • Fig. 5 ist eine Perspektivansicht der Vorderseite des in Fig. 4 gezeigten Kassettenkörpers;
  • Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Fluidkreisläufe und die sie verbindenden Ventil- und Fühlerstationen, die der in Fig. 4 gezeigte Kassettenkörper trägt, und zwar mit Blick auf die Rückseite des Kassettenkörpers;
  • Fig. 7 ist eine Seitenansicht des Kassettenkörpers, und zwar allgemein entlang der Linie 7-7 in Fig. 6;
  • Fig. 8 ist eine vergrößerte seitliche Schnittansicht einer repräsentativen Ventilstation, die in dem in Fig. 4 gezeigten Kassettenkörper angeordnet ist;
  • Fig. 9 ist eine Draufsicht, gesehen an der Rückseite des Kassettenkörpers, auf die in Fig. 4 gezeigte Kassette, wobei die Schlauchschleifen angebracht und gebrauchsbereit sind
  • Fig. 10 ist eine schematische Ansicht einer repräsentativen Einzelnadel-Fluidverarbeitungseinheit, die in Verbindung mit der in Fig. 1 gezeigten Zentrifugeneinheit verwendbar ist;
  • Fig. 11 ist eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Zentrifugeneinheit, wobei die Fluidverarbeitungseinheit zum Gebrauch angebracht ist und Bereiche weggebrochen sind, um die Kammer zu zeigen, in dem die zugehörige Zentrifuge untergebracht ist;
  • Fig. 12 ist eine Perspektivansicht der Kammer mit geöffneter Tür für den Zugang zu der Zentrifuge;
  • Fig. 13 ist eine Perspektivansicht der Kassettenhaltestationen, die an der schrägen Frontplatte der Zentrifugeneinheit unmittelbar über der in Fig. 11 gezeigten zugehörigen Zentrifuge angeordnet sind;
  • Fig. 14 ist eine Perspektivansicht der Pumpen- und Ventilmodule an einer Kassettenhaltestation mit gehobenem Spritzschutz, um die zugehörigen Ventileinheiten und Druckfühler sichtbar zu machen;
  • Fig. 15 ist eine Perspektivansicht einer Kassette, die in der Wanne getragen und zum Anbringen an der Kassettenhaltestation von Fig. 14 positioniert ist;
  • Fig. 16 ist eine vergrößerte Perspektivansicht des einen Pumpenmoduls mit installierten Pumpenschläuchen; und
  • Fig. 17 ist eine seitliche Schnittansicht, die das Innere eines zugehörigen Pumpenmoduls zeigt.
  • Die Erfindung kann ohne Abweichung von ihrem Sinngehalt oder von bedeutenden Charakteristiken in verschiedenen Formen verkörpert sein. Der Umfang der Erfindung ist in den anhängenden Ansprüchen und nicht so sehr in der ihnen vorausgehenden speziellen Beschreibung definiert. Alle Ausführungsformen, die innerhalb der Bedeutung und des Bereichs der Äquivalenz der Ansprüche liegen, sollen daher von den Ansprüchen mit umfaßt sein.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein zentrifugales Verarbeitungssystem 10, das die Merkmale der Erfindung verkörpert. Das System 10 kann zur Verarbeitung verschiedener Flüssigkeiten verwendet werden. Das System 10 eignet sich besonders gut zur Verarbeitung von Vollblut und anderen Suspensionen biologischer Zellsubstanzen. Daher zeigt die beschriebene Ausführungsform das System 10 unter Anwendung für diesen Zweck.
  • Das System 10 umfaßt eine Zentrifugeneinheit 12 (siehe Fig. 1) und eine Fluidverarbeitungseinheit 14 (siehe Fig. 2), die in Verbindung mit der Zentrifugeneinheit verwendet wird (siehe Fig. 3).
  • Die Zentrifugeneinheit 12 soll ein robustes Gerät sein, das im wartungsfreien Langzeitbetrieb verwendbar ist. Die Fluidverarbeitungseinheit 14 soll eine für den Einmalgebrauch bestimmte, entsorgungsfähige Einheit sein, die zum Zeitpunkt des Gebrauchs an der Zentrifugeneinheit 12 angebracht wird (wie Fig. 2 zeigt).
  • Wie später noch im einzelnen beschrieben wird, entfernt der Bediener nach Beendigung des Vorgangs die Fluidverarbeitungseinheit 14 von der Zentrifugeneinheit 12 und entsorgt sie.
  • I. DIE FLUIDVERARBEITUNGSEINHEIT
  • Fig. 2 ist eine Explosionsansicht der Einmal- Verarbeitungseinheit 14, die in Verbindung mit der Zentrifugeneinheit verwendbar ist.
  • Die Einheit 14 umfaßt eine Verarbeitungskammer 16. Im Gebrauch dreht die Zentrifugeneinheit 12 die Verarbeitungskammer 16, um Blutbestandteile durch Zentrifugieren zu trennen. Die Konstruktion der Verarbeitungskammer 16 kann unterschiedlich sein.
  • Die Verarbeitungseinheit 14 umfaßt eine Anordnung biegsamer Schläuche, die einen Fluidkreislauf 18 bilden. Der Fluidkreislauf 18 transportiert Flüssigkeiten zu und von der Verarbeitungskammer 16.
  • Der Fluidkreislauf 18 umfaßt eine Reihe von Behältern 20. Im Gebrauch passen die Behälter 20 an Aufhänger an der Zentrifugeneinheit 12 (siehe Fig. 2), um während der Verarbeitung Flüssigkeiten abzugeben und aufzunehmen. Der Fluidkreislauf 18 umfaßt ein oder mehr Inline- Kassetten 22. Fig. 2 zeigt drei Kassetten, die mit 22A, 22B und 22C bezeichnet sind.
  • Die Kassetten 22A/22B/22C dienen in Verbindung mit Pumpen- und Ventilstationen an der Zentrifugeneinheit 12 dazu, den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Vielzahl von Flüssigkeitsquellen und -zielstellen während eines Blutverarbeitungsvorgangs zu führen. Die Kassetten 22A/B/C zentralisieren die Ventil- und Pumpfunktionen zur Durchführung des gewählten Vorgangs.
  • Ein Bereich des Fluidkreislaufs 18, der zwischen den Kassetten 22 und der Verarbeitungskammer 16 verläuft, ist zu einem Bündel zusammengefaßt, um eine Speiseleitung 24 zu bilden. Die Speiseleitung 24 verbindet die drehenden Teile der Verarbeitungseinheit 14 (hauptsächlich die Verarbeitungskammer 16) mit dem nichtdrehenden, ortsfesten Teil der Verarbeitungseinheit 14 (hauptsächlich den Kassetten 22 und Behältern 20). Die Speiseleitung 24 verbindet die drehenden und die ortsfesten Teile der Verarbeitungseinheit 14 ohne die Verwendung von drehenden Dichtungen.
  • Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform erfolgt durch den Fluidkreislauf 18 eine Vorverbindung der Verarbeitungskammer 16, der Behälter 20 und der Kassetten 22 miteinander. Dadurch bildet die Einheit 14 eine integrale sterile Einheit.
  • Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist die gesamte Verarbeitungseinheit 14 zum Gebrauch in einer Organisatorwanne 26 verpackt. Die Wanne 26 hält die Verarbeitungskammer 16, die Behälter 20, die Kassetten 22 und den Fluidkreislauf 18 vor dem Gebrauch in einem geordneten kompakten Paket. Während des Gebrauchs (siehe Fig. 3) ist die Organisatorwanne 26 an der Zentrifugeneinheit 12 angebracht. Nach der Verarbeitung nimmt die Wanne 26 die Verarbeitungseinheit 14 zur Entsorgung auf.
  • Spezielle Einzelheiten der Konstruktion der Organisatorwanne 26 sind für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich und in EP-A-0 687 343 zu finden.
  • (i) Die Fluidverarbeitungskassette
  • Die Kassetten 22A/B/C sind jeweils gleich aufgebaut. Die Fig. 4 bis 9 zeigen die Einzelheiten der bevorzugten Konstruktion.
  • Wie die Fig. 4 und 5 am besten zeigen, weist die Kassette 22 einen spritzgeformten Körper 110 auf, der durch eine Innenwand 534 unterteilt ist, um eine Vorderseite 112 (siehe Fig. 5) und eine Rückseite 114 (siehe Fig. 4) zu präsentieren. Für die Zwecke der Beschreibung ist die Vorderseite 112 diejenige Seite der Kassette 22, die im Gebrauch zu der Zentrifugeneinheit 12 weist.
  • Eine biegsame Membran 116 liegt über der Vorderseite 112 der Kassette 22. Eine im allgemeinen harte Rückplatte 118 liegt über der Rückseite 114 der Kassette.
  • Die Kassette 22, die Innenwand 534 und die Rückplatte 118 bestehen bevorzugt aus einem Hartkunststoff medizinischer Güte. Die Membran 116 besteht bevorzugt aus einem biegsamen Flächenkörper aus Kunststoff medizinischer Güte. Die Membran 116 und die Rückplatte 118 sind um ihre Außenränder herum mit den Umfangsrändern der Vorder- und Rückseite 112/114 der Kassette 22 dicht verbunden.
  • Wie die Fig. 4 und 5 ebenfalls am besten zeigen, enthalten die Vorder- und die Rückseite 112/114 der Kassette 22 vorgeformte Hohlräume.
  • An der Vorderseite 112 der Kassette 22 (siehe Fig. 5) bilden die Hohlräume eine Anordnung von Ventilstationen VN und eine Anordnung von Druckerfassungsstationen SN.
  • An der Rückseite 114 der Kassette 22 (siehe Fig. 4) bilden die Hohlräume eine Anordnung von Kanälen oder Bahnen FN zum Transport von Flüssigkeiten.
  • Die Ventilstationen VN kommunizieren mit den Flüssigkeitsbahnen FN, um sie auf eine vorbestimmte Weise miteinander zu verbinden. Die Erfassungsstationen SN kommunizieren ebenfalls mit den Flüssigkeitsbahnen FN, um Drücke in ausgewählten Bereichen zu erfassen.
  • Anzahl und Anordnung der Flüssigkeitsbahnen FN, der Ventilstationen VN und der Erfassungsstationen SN können veränderlich sein. Bei der gezeigten Ausführungsform sieht die Kassette 22 neunzehn Flüssigkeitsbahnen F1 bis F19, zehn Ventilstationen V1 bis V10 und vier Erfassungsstationen S1 bis S4 vor.
  • Die Ventil- und Erfassungsstationen V1/V10 und S1/S4 gleichen flachen Vertiefungen, die an der Kassettenvorderseite 112 offen sind (siehe Fig. 5). Wie die Fig. 7 und 8 am besten zeigen, erheben sich aufrechte Ränder 120 von der Innenwand 534 und umgeben den Außenumfang der Stationen V1/V10 und S1/S4.
  • Die Ventilstationen V1/V10 sind durch die Innenwand 534 an der Rückseite 114 der Kassette 22 verschlossen mit der Ausnahme, daß jede Ventilstation VN ein Paar von Durchgangslöchern oder Öffnungen 122A und 122B in der Innenwand 534 aufweist (siehe die Fig. 5 und 8). Die Öffnungen 122A/B münden jeweils in ausgewählte verschiedene Flüssigkeitsbahnen FN und FN. (siehe Fig. 8) an der Rückseite 114 der Kassette 22. Eine der Öffnungen 122A ist von einem Sitzring 124 umgeben, während dies bei der anderen nicht der Fall ist (siehe Fig. 8).
  • Die Erfassungsstationen S1/S4 sind ebenfalls durch die Innenwand 534 an der Rückseite 114 der Kassette 22 verschlossen mit der Ausnahme, daß jede Erfassungsstation VN drei Durchgangslöcher oder Öffnungen 126A/B/C in der Innenwand 534 aufweist (siehe Fig. 5). Die Öffnungen 126A/B/C münden in ausgewählte Flüssigkeitsbahnen FN an der Rückseite 114 der Kassette 24. Diese Öffnungen 126A/B/C kanalisieren bzw. leiten den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen den ausgewählten Flüssigkeitsbahnen FN durch die zugeordnete Erfassungsstation.
  • Wie die Fig. 7 und 8 am besten zeigen, ist die über der Vorderseite 112 der Kassette 22 liegende biegsame Membran 116 durch Ultraschallschweißen mit den aufrechten Umfangsrändern 120 der Ventil- und Erfassungsstationen V1/V10 und S1/S4 verschweißt. Dadurch werden die Ventilstationen V1/V10 und die Erfassungsstationen S1/S4 voneinander und vom Rest des Systems getrennt.
  • Alternativ kann die biegsame Membran 116 an den hochstehenden Rändern 120 durch eine äußere positive Kraft in Anlage gebracht werden, die von der Zentrifugeneinheit 12 auf die Membran 116 aufgebracht wird (wie die F1-Pfeile in Fig. 8 zeigen). Die positive Kraft F1 bewirkt ebenso wie das Ultraschallschweißen ein dichtes Verschließen der Ventil- und Erfassungsstationen V1/V10 und S1/510.
  • Wie Fig. 8 in Strichlinien zeigt, dient das lokalisierte Aufbringen einer zusätzlichen positiven Kraft auf den Zwischenbereich der Membran 116, der über einer Ventilstation V1/V10 liegt (wie der F2-Pfeil in Fig. 7 zeigt), dazu, die Membran 116 in die Ventilstation hinein zu wölben. Die Membran 116 liegt an dem Ring 124 an (wie Strichlinien in Fig. 8 zeigen), um die zugehörige Ventilöffnung 122A zu verschließen. Dadurch wird die Ventilstation gegen Flüssigkeitsdurchfluß verschlossen.
  • Wenn die Kraft F2 aufgehoben wird, wird die Membran 116 durch den Fluiddruck innerhalb der Ventilstation und/oder durch das Formgedächtnis der Membran 116 selber von dem Ventilsitz 124 abgehoben, so daß die Ventilstation für den Flüssigkeitsdurchfluß geöffnet wird.
  • Bevorzugt sind Durchmesser und Tiefe der Ventilstationen so gewählt, daß die erforderliche Durchbiegung, um die Membran 116 in Anlage zu bringen, die elastischen Grenzen des Membranmaterials nicht überschreitet. Auf diese Weise genügt allein das Formgedächtnis des Kunststoffs, um die Membran 116 bei Aufhebung der Kraft F2 vom Sitz abzuheben.
  • Wie später noch im einzelnen erläutert wird, bringt die Zentrifugeneinheit 12 im Gebrauch selektiv eine lokalisierte positive Kraft F2 auf die Membran 116 auf, um die Ventilöffnungen 122A zu schließen.
  • Wie die Fig. 7 und 8 am besten zeigen, erheben sich die aufrechten Ränder 128 von der Innenwand 534 und umgeben den Außenumfang der Kanäle F1/F19, die an der Rückseite 114 der Kassette 22 offen sind.
  • Die Flüssigkeitsbahnen F1/F19 werden durch die Innenwand 534 an der Vorderseite 112 der Kassette 22 mit Ausnahme der Öffnungen 122A/B der Ventilstationen V1/V10 und der Öffnungen 126A/B/C der Erfassungsstationen S1/S4 verschlossen (siehe Fig. 6).
  • Die Hartplatte 118, die über der Rückseite 114 der Kassette 22 liegt, ist durch Ultraschallschweißen mit den aufrechten Umfangsrändern 128 verschweißt, wodurch die Flüssigkeitsbahnen F1/F19 in bezug aufeinander und auf den Rest des Systems 10 dicht verschlossen sind.
  • Wie Fig. 6 am besten zeigt, erstrecken sich zehn vorgeformte Schlauchverbinder T1 bis T10 entlang entgegengesetzten Seitenrändern 130A/B der Kassette 22 nach außen. Von den Schlauchverbindern sind jeweils fünf an dem einen Seitenrand 130A (T1 bis T5) und fünf an dem anderen Seitenrand 130B (T6 bis T10) angeordnet. Die anderen Seitenränder 132A/B der Kassette 22 weisen keine Schlauchverbinder auf. Diese geordnete Orientierung der Schlauchverbinder T1/T10 entlang nur zwei Seitenrändern 130A/B der Kassette 22 ergibt eine zentralisierte, kompakte Einheit zur Anbringung an der Zentrifugeneinheit 12 (wie Fig. 3 zeigt).
  • Wie Fig. 6 zeigt, stehen entlang dem einen Seitenrand 130A der erste bis fünfte Schlauchverbinder T1 bis T5 jeweils mit inneren Flüssigkeitsbahnen F1 bis F5 in Verbindung. Entlang dem anderen Seitenrand 130B stehen der sechste bis zehnte Schlauchverbinder T6 bis T10 mit jeweiligen inneren Flüssigkeitsbahnen F6 bis F10 in Verbindung. Diese Flüssigkeitsbahnen F1 bis F10 bilden die Hauptflüssigkeitsbahnen der Kassette 22, durch die Flüssigkeit in die Kassette 22 eintritt oder daraus austritt.
  • Die verbleibenden inneren Flüssigkeitsbahnen F11 bis F19 der Kassette 22 bilden Zweigbahnen, die die Hauptflüssigkeitsbahnen F1 bis F10 durch die Ventilstationen V1 bis V10 und die Erfassungsstationen S1/S4 miteinander verbinden.
  • Dabei steuert die Ventilstation V3 den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F1 und der Zweigflüssigkeitsbahn F11. Die Ventilstation V2 steuert den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F2 und der Zweigbahn F19. Die Ventilstation V1 steuert den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F3 und der Zweigbahn F15. Die Erfassungsstation S1 verbindet die Hauptdurchflußbahn F4 mit den Zweigbahnen F15 und F16. Die Erfassungsstation S2 verbindet die Hauptdurchflußbahn F5 mit den Zweigbahnen F17 und F18.
  • Ebenso steuert die Ventilstation V10 den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F8 und der Zweigflüssigkeitsbahn F14. Die Ventilstation V9 steuert den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F9 und der Zweigbahn F19. Die Ventilstation V8 steuert den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F10 und der Zweigbahn F18. Die Erfassungsstation S3 verbindet die Hauptdurchflußbahn F6 mit den Zweigbahnen F11 und F12. Die Erfassungsstation S4 verbindet die Hauptdurchflußbahn F7 mit den Zweigbahnen F13 und F14.
  • Die Zweigbahnen F16, F12, F17 und F13 kommunizieren mit der Zweigbahn F19 durch die Ventilstationen V4, V5, V6 bzw. V7.
  • Bei dieser Anordnung dient die Zweigbahn F19 als Zentrum für den Transport von Flüssigkeit zwischen den Hauptflüssigkeitsbahnen F1 bis F5 auf der einen Seite 130A der Kassette 22 und den Hauptflüssigkeitsbahnen F6 bis F10 auf der anderen Seite 130B der Kassette 22. Die Zweigbahnen F16 und F17 speisen das Zentrum F19 von der Seite 130A der Kassette 22, während die Zweigbahnen F12 und F13 das Zentrum F19 von der anderen Seite 130B der Kassette 22 speisen.
  • Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe die Fig. 6 und 9) nimmt eine hochstehende, allgemein elliptische Rippe 532 den Mittelbereich des Zentrums F19 ein. Die Rippe 532 trägt dazu bei, Flüssigkeit innerhalb des Zentrums F19 zu den jeweiligen damit kommunizierenden Zweigbahnen zu kanalisieren. Die Rippe 532 verringert außerdem das Gesamtfluidvolumen des Zentrums F19, um den Flüssigkeitstransport innerhalb desselben zu erleichtern.
  • Wie Fig. 9 zeigt, verbindet eine äußere Schlauchschleife 134 den Schlauchverbinder T4 mit dem Schlauchverbinder T5 an dem Seitenrand 130A. Ebenso verbindet eine äußere Schlauchschleife 136 den Schlauchverbinder T7 mit dem Schlauchverbinder T6 an dem anderen Seitenrand 130B. Im Gebrauch sind die Schlauchschleifen 134 und 135 in Eingriff mit peristaltischen Pumpenrotoren an der Zentrifugeneinheit 12, um Flüssigkeit in die Kassette 22 und aus der Kassette 22 zu transportieren.
  • Wie Fig. 7 zeigt, erstrecken sich die Schlauchverbinder T1/T2 und T9/T10 von ihren jeweiligen Seitenrändern 130A/B in schräger Richtung zu der Vorderseite 112 der Kassette 22 hin. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel α, den die schrägen Schlauchverbinder T1/T2 und T9/T10 mit der Ebene der Vorderseite 112 der Kassette 22 bilden, ca. 10º. Die Winkelbeziehung der Schlauchverbinder T1/T2 und T9/T10 erleichtert das Anbringen der zugehörigen Schlauchschleifen 134 und 136 an den Rotoren der peristaltischen Pumpen.
  • Die restlichen Schlauchverbinder T3 bis T8 an der Kassette 22 sind mit den biegsamen Schläuchen des Flüssigkeitskreislaufs 18 verbunden.
  • Genauere Einzelheiten der Konstruktion der Kassette 22 sind für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich und finden sich in EP-A-0 695 397.
  • (ii) Verarbeitungseinheiten zum Sammeln von Thrombozyten
  • Die soeben beschriebene Verarbeitungseinheit 14 kann ausgebildet sein, um verschiedene Arten von Verarbeitungstechniken durchzuführen. Fig. 11 zeigt repräsentativ ein Einzelnadel-Thrombozytensammelsystem 28 (die Fig. 2 und 3 zeigen ebenfalls das Einzelnadelsystem 28 in Verbindung mit der Wanne 26 und der Zentrifugeneinheit 12).
  • Das System 28 umfaßt die Verarbeitungskammer 16 und Behälter 20, die durch den von der Organisatorwanne 26 getragenen Fluidkreislauf 18 miteinander verbunden sind. Der Fluidkreislauf 18 für das System 28 umfaßt die drei zentralisierten Pump- und Regelungskassetten, die mit 22A, 22B und 22C bezeichnet sind. Die Speiseleitung 24 verbindet die drehenden und nichtdrehenden Bauelemente in jedem System 28 miteinander.
  • Die Verarbeitungskammer 16 kann unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann sie wie die Doppelbeutel-Verarbeitungskammern ausgebildet sein, die in der US-PS 4 146 172 von Cullis et al. gezeigt sind.
  • Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungskammer 16 in jedem System 28 als ein langgestreckter biegsamer Schlauch aus einem biegsamen, biokompatiblen Kunststoff wie etwa weichgestelltem Polyvinylchlorid medizinischer Güte ausgebildet. Die Kammer 16 weist eine Erststufenkammer 34 und eine Zweitstufenkammer 36 auf.
  • Die Erststufenkammer 34 nimmt Vollblut (WB) auf. Wenn sie Fliehkräften ausgesetzt wird, trennt die Erststufenkammer 34 das WB in Erythrozyten bzw. rote Blutzellen (RBC) und thrombozyten- bzw. plättchenreiches Plasma (PRP).
  • Die Zweitstufenkammer 36 nimmt PRP aus der Erststufenkammer 34 auf. Wenn sie Fliehkräften ausgesetzt wird, trennt die Zweitstufenkammer 36 das PRP in Plättchenkonzentrat (PC) und plättchenarmes Plasma (PPP).
  • Einzelheiten der Konstruktion der Verarbeitungskammer 16 sind für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich und finden sich in EP-A-0 618 832.
  • Der Fluidkreislauf 18 umfaßt fünf Zweigschläuche 38/40/42/44/46, die direkt mit der Verarbeitungskammer 16 kommunizieren. Drei Zweigschläuche 38/40/42 bedienen die Erststufenkammer 34. Zwei Zweigschläuche 44/46 bedienen die Zweitstufenkammer 36.
  • Der Zweigschlauch 40 transportiert WB zur Verarbeitung in die Erststufenkammer 34. Der Zweigschlauch 38 transportiert PRP aus der Erststufenkammer 34. Der Zweigschlauch 42 transportiert abgetrennte RBC aus der Erststufenkammer 34.
  • Der Zweigschlauch 46 transportiert in der Erststufenkammer 34 abgetrenntes PRP zur Weiterverarbeitung in die Zweitstufenkammer 36. Der Zweigschlauch 44 transportiert abgetrenntes PPP aus der Zweitstufenkammer 36. Das abgetrennte PC verbleibt in der Zweitstufenkammer 36, um später erneut suspendiert und gesammelt zu werden.
  • Die Kassetten 22A/B/B dienen dazu, die Durchflußbahnen verschiedener Flüssigkeitskategorien und Blutbestandteile während der Verarbeitung voneinander zu trennen.
  • Die Kassette 22A nimmt hauptsächlich den Durchfluß von Flüssigkeiten auf, die Erythrozyten entweder als WB oder als RBC enthalten. Die Kassette 22B nimmt hauptsächlich den Durchfluß von zellfreien Flüssigkeiten entweder als PPP oder Antikoagulans auf. Die Kassette 22C nimmt hauptsächlich den Durchfluß von Flüssigkeiten auf, die Blutplättchen entweder als PRP oder PC enthalten.
  • Der Fluidkreislauf 18 für das Einzelnadelsystem 28 (siehe Fig. 10) umfaßt einen Zweigschlauch 32, der eine Phlebotomienadel 48 trägt, um von einem Spender WB zu entnehmen. Ein Zweigschlauch 33 verbindet sich mit dem Zweigschlauch 32 und führt zu der Kassette 22A. Ein Zweigschlauch 100 führt eine Antikoagulanslösung von einem Behälter 98 in die Zweigschlauchkassette 22B (über eine Tropfkammer 102). Das Antikoagulans fließt aus der Kassette 22B durch den Zweigschlauch 92, um dem WB vor der Verarbeitung zugefügt zu werden. Ein Zweigschlauch 56 führt von der Kassette 22A weg, um gerinnungsgehemmtes WB zu einem Vorratsbehälter 58 zu transportieren.
  • Ein weiterer Zweigschlauch 60 führt von der Kassette 22A weg und transportiert gerinnungsgehemmtes WB über eine Tropfkammer 64 und einen Zweigschlauch 62 in die Speiseleitung 24. Die Speiseleitung 24 verbindet sich mit dem Zweigschlauch 40, der das gerinnungsgehemmte WB in die Erststufenkammer 34 transportiert, wo es in RBC und PRP getrennt wird.
  • Der Zweigschlauch 42 führt die getrennten RBC aus der Erststufenkammer 34 durch die Speiseleitung 24. Die Speiseleitung 24 vereinigt sich mit den Zweigschläuchen 64, 66 und 68, die zu einem Vorratsbehälter 70 für RBC führen.
  • Ein Zweigschlauch 72 vereinigt sich mit dem Zweigschlauch 68, um RBC aus dem Vorratsbehälter 70 zu der Kassette 22A zu transportieren. Der Zweigschlauch 74 führt von der Kassette 22A weg, um RBC zu dem Zweigschlauch 32 zu führen, der zu der Phlebotomienadel 48 führt.
  • Dadurch leitet die Kassette 22A den Durchfluß von gerinnungsgehemmtem WB vom Spender in die Erststufenkammer 34. Die Kassette 22A leitet ferner den Durchfluß von abgetrennten RBC aus der Erststufenkammer 34 zurück zum Spender.
  • Diese Durchflüsse sind sequenziert, um in zwei Zyklen abzulaufen. Der eine Zyklus entnimmt WB vom Spender, während der andere RBC zum Spender zurückführt.
  • Im Entnahmezyklus sammelt das Einzelnadelsystem 28 durch die Kassette 22A ein vorbestimmtes Volumen von gerinnungsgehemmtem WB in dem Vorratsbehälter 58 (durch die Zweigschläuche 32/33/56), während der Rest des gerinnungsgehemmten WB kontinuierlich zu der Erststufenkammer 34 zum Zweck der Trennung transportiert wird (durch die Zweigschläuche 32/33/60/62/40). Während des Entnahmezyklus sammelt das System 28 außerdem kontinuierlich die abgetrennten RBC in dem Vorratsbehälter 70 (durch die Zweigschläuche 42/64/66/68)
  • Im Rückführungszyklus transportiert das System 28 kontinuierlich durch die Kassette 22A gerinnungsgehemmtes WB von dem Vorratsbehälter 58 in die Erststufenkammer 34 zum Zweck der Trennung (durch die Zweigschläuche 56/60/62/40). Gleichzeitig führt das System 28 durch die Kassette 22A die RBC, die in dem Vorratsbehälter 70 gesammelt wurden (durch die Zweigschläuche 68/72/74/32), sowie diejenigen RBC, die zu dieser Zeit in der Erststufenkammer 34 abgetrennt werden (durch die Zweigschläuche 64 und 66, die sich mit dem Zweigschlauch 68 verbinden), zum Spender zurück.
  • Diese Doppelzyklusfolge durch die Kassette 22A stellt sicher, daß gerinnungsgehemmtes WB kontinuierlich der Erststufenkammer zum Zweck der Trennung zugeführt wird, und zwar entweder vom Spender (während des Entnahmezyklus) oder aus dem WB-Vorratsbehälter 58 (während des Rückführungszyklus).
  • Der Zweigschlauch 86 führt abgetrenntes PRP aus der Erststufenkammer 34 durch die Speiseleitung 24 zu der Kassette 22C.
  • Ein Teil des PRP wird aus der Kassette 22C durch den Zweigschlauch 80 transportiert. Der Zweigschlauch 80 führt zu der Speiseleitung 24, die sich mit dem Zweigschlauch 46 verbindet, der das PRP in die Zweitstufenkammer 36 leitet, wo es weiter in PPP und PC getrennt wird.
  • Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform trägt der Zweigschlauch 80 einen Inline-Filter 82. Der Filter 82 entfernt Leukozyten aus dem PRP, bevor dieses in die Zweitstufenkammer 36 zur Trennung eintritt.
  • Ein weiterer Teil des PRP wird aus der Kassette 22C durch den Zweigschlauch 84 zu der Tropfkammer 64 transportiert, wo es mit dem gerinnungsgehemmten WB vermischt wird, das in die Erststufenkammer 34 transportiert wird. Diese Kreislaufrückführung von PRP verbessert die Ausbeute an Blutplättchen.
  • Der Zweigschlauch 44 führt PPP aus der Zweitstufenkammer 36 durch die Speiseleitung 24 zu dem Zweigschlauch 76, der zu der Kassette 22B führt. Der Zweigschlauch 88 transportiert das PPP aus der Kassette 22B zu einem Vorratsbehälter 90.
  • Während der Verarbeitung wird ein Anteil des PPP, das in dem Vorratsbehälter 90 gesammelt wird, mit den RBC während des Rückführungszyklus zum Spender zurückgeführt. Dieser Anteil an PPP wird aus dem Vorratsbehälter 90 durch den Zweigschlauch 66 über die Kassette 22B zum Zweigschlauch 72 transportiert, der sich über die Kassette 22A mit dem Zweigschlauch 33 verbindet. Gleichzeitig wird PPP, das gerade in der Zweitstufenkammer 36 abgetrennt wird, durch die Zweigschläuche 85 und 76 über die Kassette 22B zu dem Zweigschlauch 66 und zum Spender rückgeführt.
  • Ein weiterer Anteil des in dem Vorratsbehälter 90 gesammelten PPP wird dazu verwendet, PC in der Zweitstufenkammer 36 nach Beendigung der Trennung erneut zu suspendieren. Dieser PPP-Anteil wird aus dem Vorratsbehälter 90 durch den Zweigschlauch 88 über die Kassette 22B, zurück zum Zweigschlauch 76, zur Speiseleitung 24 und zum Zweigschlauch 44 in die Zweitstufenkammer 36 transportiert. Dort resuspendiert das PPP das in der Kammer 36 angesammelte PC. Der Zweigschlauch 46 transportiert erneut resuspendiertes PC aus der Kammer 36 durch die Speiseleitung 24 zu dem Zweigschlauch 86, der sich mit der Kassette 22C verbindet. Der Zweigschlauch 94 transportiert erneut resuspendiertes PC aus der Kassette 22C zu Sammelbehältern 96.
  • Weitere Anteile des in dem Vorratsbehälter 90 gesammelten PPP können ebenfalls für zusätzliche Verarbeitungszwecke eingesetzt werden. Beispielsweise kann das PPP (das den größten Teil des während der Verarbeitung zugefügten Antikoagulans führt) als eine gerinnungsgehemmte "Offenhalte"- Flüssigkeit dienen, um die Phlebotomienadel 48 während Verarbeitungspausen offenzuhalten. Das PPP kann auch als "letzte Spülflüssigkeit" dienen, um die Zweigschläuche nach der Verarbeitung durchzuspülen.
  • Das nach der Verarbeitung in dem Vorratsbehälter 90 verbleibende PPP kann für therapeutische Zwecke aufbewahrt werden.
  • Der Behälter 50 enthält eine Priming-Kochsalzlösung, die dazu dient, vor der Verarbeitung Luft aus dem System 28 auszutreiben. Der Zweigschlauch 52 führt die Kochsalzlösung vom Behälter 50 (über die Tropfkammer 54) zu der Kassette 22A. Die Kochsalzlösung wird aus der Kassette 22A in die Verarbeitungskammer 16 durch die Zweigschläuche 60 und 62 und von dort zum Rest des Systems 28 entlang den bereits beschriebenen Zweigschläuchen transportiert.
  • II. DIE ZENTRIFUGENEINHEIT
  • Die Zentrifugeneinheit 12 (siehe die Fig. 1 und 11) trägt die Betriebselemente, die für eine unterschiedliche Anzahl von Blutverarbeitungsverfahren unter der Leitung eines bordeigenen Controllers wichtig sind.
  • Wie die Fig. 1 und 11 zeigen, ist die Zentrifugeneinheit 12 in einem auf Rädern verfahrbaren Schrank 228 untergebracht, den der Benutzer leicht von einem Ort zum nächsten verfahren kann. Es versteht sich, daß die Zentrifugeneinheit 12 wegen ihrer kompakten Bauweise auch als Tischeinheit ausgebildet und betrieben werden kann.
  • Die Zentrifugeneinheit 12 umfaßt eine Zentrifuge 230 (siehe Fig. 11), die drehbar in einer Kammer 232 des Schranks 228 angebracht ist. Die Kammer 232 hat eine aufklappbare Türe 234, die der Benutzer öffnet (siehe Fig. 12), um Zugang zu der Zentrifuge 230 zu erhalten und die Verarbeitungskammer 16 des Fluidkreislaufs 18 zu laden und zu entfernen.
  • Weitere Einzelheiten der Konstruktion der Zentrifuge 230 sind für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich und finden sich in EP-A-0 683 694.
  • Die Zentrifugeneinheit 12 weist ferner drei Kassettensteuerstationen 236A/B/B auf (siehe Fig. 13), und zwar eine für jede Kassette 22A/B/C. Die Kassettensteuerstationen 236A/B/C befinden sich nebeneinander an einer schrägen äußeren Platte 238 des Schranks 228. Die äußere Platte 238 trägt außerdem die Absperrklemmen 240, einen Hämolysesensor 244A und einen Luftdetektor 244B, die mit der Zentrifugeneinheit 12 zusammenwirken (siehe Fig. 13).
  • Die Zentrifugeneinheit 12 umfaßt einen Verarbeitungs-Controller 246. Der Controller 246 steuert den Betrieb der Zentrifugeneinheit 12. Der Verarbeitungs-Controller 246 umfaßt bevorzugt ein integriertes Ein/Ausgabe-Terminal 248 (auch in Fig. 1 zu sehen), das Informationen in bezug auf den Verarbeitungsablauf empfängt und anzeigt.
  • (i) Die Kassettensteuerungsstationen
  • Im Gebrauch hält jede Steuerungsstation 236A/B/C eine der Kassetten 22A/B/C (siehe Fig. 15). Die Steuerungsstationen sind sämtlich gleich aufgebaut, und somit werden nur die Einzelheiten einer Station 236A angegeben. Im Gebrauch hält die Station die Kassette 22A.
  • Die Steuerungsstation 236A (siehe die Fig. 14 und 15) umfaßt einen Kassettenhalter 250. Der Halter 250 nimmt die Kassette 22A auf und ergreift sie entlang zwei entgegengesetzten Seiten 132A und B in der gewünschten Betriebsposition an der Steuerungsstation 236A (wie Fig. 3 zeigt).
  • Der Halter 250 drängt die Membran 116 an der Kassettenvorderseite 112 in innigen Kontakt mit einem Ventilmodul 252 an der Steuerungsstation 236A. Das Ventilmodul 252 wirkt mit den Ventilstationen V1/V10 und Erfassungsstationen S1/S2/S3/S4 in der Kassette 22A zusammen.
  • Spezielle Einzelheiten der Konstruktion des Halters 250 sind für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich und finden sich in EP-A-0 690 961.
  • Die Steuerungsstation umfaßt ferner ein peristaltisches Pumpenmodul 254. Wenn die Kassette 22A von dem Halter 250 gegriffen wird, gelangen die Schlauchschleifen 134 und 136 in Wirkeingriff mit dem Pumpenmodul 254.
  • Der Controller 246 steuert den Betrieb des Halters 250 an jeder Steuerungsstation 236A/B/C, so daß die Kassetten 22A/B/C bei Empfang eines vorgewählten Befehlssignals ergriffen werden. Der Controller 246 fährt dann fort, den Betrieb des Ventilmoduls 252 und des Pumpenmoduls 254 an jeder Steuerungsstation 236A/B/C zu steuern, so daß Flüssigkeiten durch die Kassetten 22A/B/C transportiert werden, um die Verarbeitungsziele des Systems 10 zu erreichen.
  • (ii) Das Kassettenventilmodul
  • Es wird erneut auf Fig. 14 Bezug genommen. Das Ventilmodul 252 an jeder Steuerungsstation 236A/B/C enthält ein Feld von Ventileinheiten 286, die zwischen den Greifelementen 256 angeordnet sind. Die Kraft F1, die die Greifelemente 256 aufbringen (siehe Fig. 8), hält die Membran 116 der Kassette 22A in innigem Kontakt an den Ventileinheiten 286.
  • Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (wie Fig. 14 zeigt) ist eine dünne elastomere Membran 288 über die Ventileinheit 286 gespannt und dient als Spritzschutz. Die Spritzschutzmembran 288 hält Flüssigkeiten und Staub von der Ventileinheit 286 fern. Die Spritzschutzmembran 288 kann periodisch abgewischt werden, wenn Kassetten ausgewechselt werden.
  • Die Ventileinheit 286 umfaßt zehn Ventilbetätigungskolben PA1 bis PA10 und vier Druckmeßwandler PS1 bis PS4. Die Ventilbetätiger PAl bis PA10 und die Druckmeßwandler PS1 bis PS4 sind in bezug aufeinander so angeordnet, daß sie ein Spiegelbild der Ventilstationen V1 bis V10 und der Erfassungsstationen S1 bis S4 an der Vorderseite 112 der Kassette 22A bilden.
  • Wenn die Kassete 22A von den Elementen 256 ergriffen wird, fluchten die Ventilbetätiger PA1 bis PA10 mit den Kassettenventilstationen V1 bis V10 aus. Gleichzeitig gelangen die Druckmeßwandler PS1 bis PS4 jeweils mit den Kassettenerfassungsstationen S1 bis S4 in Ausfluchtung.
  • Jeder Ventilbetätiger PA1 bis PA10 weist einen elektrisch betätigten Hubmagnetkolben 290 auf. Jeder Kolben 290 ist für sich zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingefahrenen Position bewegbar.
  • In seiner ausgefahrenen Position drückt der Kolben 290 auf denjenigen Bereich der Membran 116, der über der zugehörigen Ventilstation V1/V10 liegt (unter Aufbringung der in Fig. 8 gezeigten Kraft F2). In dieser Position wölbt der Kolben 290 die Membran 116 in die zugehörige Ventilstation hinein, so daß die Membran 116 an dem Ring 124 in Anlage gelangt, wodurch die zugehörige Ventilöffnung 122A dicht verschlossen wird. Dadurch wird die Ventilstation für den Durchfluß von Flüssigkeit verschlossen.
  • In seiner eingefahrenen Position bringt der Kolben 290 keine Kraft auf die Membran 116 auf. Wie bereits beschrieben wurde, bewirkt das Formgedächtnis der Membran 116 deren Abheben von dem Ventilsitzring 124 (wie Fig. 8 zeigt), wodurch die Ventilstation für den Flüssigkeitsdurchfluß geöffnet wird.
  • Die Druckmeßwandler PS1 bis PS4 messen Flüssigkeitsdrücke in den Erfassungsstationen S1 bis S4. Die Meßdrücke werden an den Controller 246 als Teil von dessen Systemgesamtüberwachungsfunktion weitergeleitet.
  • (III) Das Kassettenpumpmodul
  • Wie die Fig. 14 und 15 zeigen, umfaßt bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform jedes Kassettenpumpmodul 254 ein Paar von peristaltischen Rotoreinheiten 292. Die Rotoreinheiten 292 sind einander an entgegengesetzten Enden der Ventileinheit 286 zugewandt.
  • Eine Rückwand 294 verläuft ungefähr zur Hälfte um die Rückseite jeder Rotoreinheit 292 (siehe die Fig. 14 und 15). Der Raum zwischen der Rückwand 294 und der Rotoreinheit 292 bildet einen Pumpenlaufring 296. Wenn die Kassette 22A von den Elementen 256 ergriffen wird, erstrecken sich die Schlauchschleifen 134 und 136 in den Pumpenlaufring 296 (wie Fig. 16 zeigt).
  • Wie Fig. 16 zeigt und wie bereits beschrieben wurde, verlaufen die Schlauchverbinder T4/T5 und T6/T7, von denen sich die Schleifen 134 und 136 in Richtung der Pumpenrotoreinheiten 292 schräg erstrecken, um die Schleifen 134 und 136 relativ zu dem Laufring 296 zu orientieren, während die Kassette 22A auf die Station 236A geladen wird.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 weist jede Rotoreinheit 292 einen Rotor 298 auf, der ein Paar von diametral beabstandeten Rollen 300 trägt. Während im Gebrauch der Pumpenrotor 298 gedreht wird, pressen die Rollen 300 nacheinander die zugehörige Schlauchschleife 134/136 gegen die Rückwand 294 des Pumpenlaufrings 296. Diese wohlbekannte peristaltische Pumpfunktion drückt Flüssigkeit durch die zugehörige Schleife 134/136.
  • Wie Fig. 17 zeigt, treibt ein kleiner bürstenloser Gleichstrommotor 326 jeden peristaltischen Pumpenrotor 298. Eine Getriebeanordnung 328 koppelt den Motor 326 mit dem zugehörigen Rotor 298.
  • Zusätzliche spezielle Einzelheiten der Konstruktion der Pumpenrotoreinheit 292 sind für das Verständnis der Erfindung nicht notwendig und finden sich in EP-A-690 962.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform mißt jede der soeben beschriebenen Pumpenrotoreinheiten 292 ca. 68,6 mm (2,7 inches) im Durchmesser und hat eine Gesamtlänge von ca. 165,1 mm (6,5 inches) einschließlich des Motors 326.
  • Die Pumpenrotoreinheit 292 muß sowohl mit relativ hohen Durchflußraten (zwischen 10 ml/min und 170 ml/min) als auch relativ geringen Durchflußraten (d. h. weniger als 10 ml/min) arbeiten. Die hohen Durchflußraten werden beispielsweise benötigt, um WB zu der Verarbeitungskammer 26 zu liefern (typischerweise mit ca. 50 ml/min) und um Kochsalzlösung und/oder PPP umzuwälzen, um die Zweigschläuche nach der Verarbeitung durchzuspülen (typischerweise mit ca. 100 ml/min oder höher).
  • Relativ niedrige Durchflußraten werden beispielsweise benötigt, wenn Koagulans durch den Zweigschlauch 100 transportiert wird (in dem in Fig. 10 gezeigten Einzelnadelsystem). Der Grund hierfür ist, daß Spenderreaktionen innerhalb eines großen Bereichs auftreten können, wenn zu viel Antikoagulans zugefügt wird, da dieses Antikoagulans letztendlich mit dem reinfundierten Plasma zum Spender rückgeleitet wird.
  • Relativ geringe Durchflußraten werden beispielsweise auch dann verlangt, wenn ein Anteil des PRP im Kreislauf aus der Erststufenkammer 34 zu dem in die Kammer eintretenden WB rückgeführt wird (durch den Zweigschlauch 34 zu der Tropfkammer 64 in dem Einzelnadelsystem von Fig. 10).
  • Der Controller 246 aktiviert die Pumpenrotoreinheit 292 in zwei Betriebsarten. Die erste ist eine kontinuierliche Betriebsart, bei der der Pumpenrotor kontinuierlich mit einer ausgewählten Winkelgeschwindigkeit arbeitet, um die gewünschte Durchflußrate bereitzustellen. Die kleinste kontinuierliche Durchflußrate, die die Pumpenrotoreinheit 292 in der ersten Betriebsart aufrechterhält, ist ca. 10 ml/min. Die maximale kontinuierliche Durchflußrate kann bis zu ca. 170 ml/min sein.
  • Wenn Durchflußraten unterhalb der kleinsten kontinuierlichen Durchflußrate verlangt werden, betreibt der Controller 246 die Pumpenrotoreinheit 292 in einer intermittierenden oder Impulsbetriebsart. In der Impulsbetriebsart steuert der Controller 246 die Energie zu dem bürstenlosen Motor 326 so, daß eine erwünschte erste Winkelgeschwindigkeit für einen ersten ausgewählten Zeitraum erreicht wird, wonach aufeinanderfolgend wenigstens ein zusätzlicher Zeitraum folgt, in dem die Energie so gesteuert wird, daß eine von der ersten Winkelgeschwindigkeit verschiedene zweite Winkelgeschwindigkeit erhalten wird.
  • Die ausgewählte zweite Winkelgeschwindigkeit kann größer oder kleiner als die erste Winkelgeschwindigkeit sein. Die zweite Winkelgeschwindigkeit kann außerdem in einer zu der ersten Winkelgeschwindigkeit entgegengesetzten Richtung sein, falls es erwünscht ist, Flüssigkeit impulsweise zurück und vorwärts zu fördern.
  • Bei der bevorzugten Implementierung ist die zweite Winkelgeschwindigkeit bei oder nahe Null, so daß die Drehung des Pumpenrotors 298 während des zweiten Zeitraums tatsächlich oder im wesentlichen gestoppt wird. Nach dem zweiten Zeitraum steuert bei dieser Implementierung der Controller 246 die Energie aufeinanderfolgend so, daß während eines dritten Zeitraums eine dritte Winkelgeschwindigkeit erreicht wird, die oberhalb Null und bevorzugt gleich der ersten Winkelgeschwindigkeit ist, worauf ein vierter Zeitraum folgt, in dem die Rotation des Rotors 298 tatsächlich oder im wesentlichen stoppt, usw.
  • Durch die Etablierung dieser Abfolge der Vorgabe der Winkelgeschwindigkeit mit einem ausgewählten Wert für einen Zeitraum und dann mit Null oder etwa Null für einen anderen Zeitraum erreicht der Controller 246 intermittierende Perioden der Rotation des Rotors 298, zwischen denen Intervalle liegen, in denen der Rotor 298 aufhört zu drehen.
  • Durch die Wahl einer Winkelgeschwindigkeit (ausgedrückt als eine gewünschte Umdrehungszahl pro Minute) und der Zeitintervalle, in denen der Rotor 298 aktiv ist (d. h. dreht) und inaktiv ist (d. h. nicht dreht), kann der Controller 246 die Pumpenrotoreinheit 292 in einem Bereich von niedrigen Durchflußraten betreiben, die relativ weit unter der kleinsten kontinuierlichen Durchflußrate liegen.
  • Die effektive Durchflußrate REFF der Pumpenrotoreinheit 292 (in ml/min), wenn sie in der Impulsbetriebsart läuft, kann wie folgt ausgedrückt werden:
  • wobei:
  • TON = das Zeitintervall (in Sekunden), in dem sich der Rotor 298 dreht,
  • TOFF = das Zeitintervall (in Sekunden), in dem sich der Rotor 298 nicht dreht,
  • RPM = die Rotorgeschwindigkeit während der Drehung (in U/min), und
  • k = die Pumpendurchflußkonstante der speziellen Pumpenrotoreinheit (in ml/Umdrehung).
  • Bei der Implementierung der Impulsbetriebsart gibt der Controller 246 eine gewünschte RPM vor und schaltet den Pumpenmotor 326 in sequentiellen Impulsen an und aus, die zeitlich so gesteuert sind, daß die gewünschte Durchflußrate erreicht wird. Typischerweise dreht sich der Rotor 298 in jedem Zeitraum, in dem er eingeschaltet ist, um weniger als eine vollständige Umdrehung. Durch diese Art von Impulsbetrieb erreicht der Controller 246 Durchflußraten, die gut unterhalb der kleinsten kontinuierlichen Durchflußrate der Pumpenrotoreinheit 292 sind.
  • Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform gibt der Controller 292 in der Impulsbetriebsart die gewünschte RPM so vor, daß die kleinste kontinuierliche Durchflußrate (die bei der gezeigten Ausführungsform 10 ml/min ist) erreicht wird. Die zeitliche Steuerung der Impulse fällt in den Bereich zwischen ca. 0,3 s und 2,7 s. Durch Verändern der Ein- und Ausschaltzeiten erreicht der Controller 246 effektive Durchflußraten zwischen ca. 1,0 und 9 ml/min.
  • Der Controller 246 enthält eine Nachschlagetabelle in einem nichtflüchtigen Speicher, die auf der Basis von empirischen Daten, die die jeweilige Pumpendurchflußkonstante und die gewählte RPM berücksichtigen, die gewünschte Pumprate mit Impulsan- und Impulsausperioden korreliert. Eine repräsentative Nachschlagetabelle, die auf einer kleinsten kontinuierlichen RPM von 10 ml/min basiert, ist nachstehend gezeigt:
  • Die soeben beschriebene Implementierung wird am besten erreicht, wenn die Pumpenrotoreinheit 292 ein relativ hohes Drehmoment hat. Auf diese Weise erreicht der Rotor 298 die gewünschte Winkelgeschwindigkeit innerhalb eines kurzen Zeitraums, wenn Energie zugeführt wird, während gleichzeitig die Rotation innerhalb eines kurzen Zeitraums unterbrochen wird, wenn die Energie unterbrochen wird. Es gibt alternative Möglichkeiten, um einen äquivalenten Impulsbetrieb zu erreichen. Beispielsweise könnte der Controller kontinuierliche Energie an einen Gleichstrom- Schrittmotor anlegen, während gleichzeitig die Kommutierungsmuster geändert werden, so daß der Rotor elektrisch gesperrt und entsperrt wird. Als weiteres Beispiel könnte der Controller eine mechanische Bremse in Kombination mit der Energieunterbrechung anwenden, um die Drehung des Rotors nach Wunsch rasch anzuhalten.
  • Verschiedene Merkmale der Erfindung sind in den nachstehenden Ansprüchen aufgeführt.

Claims (2)

1. Peristaltische Pumpvorrichtung, die ein peristaltisches Pumpelement (254), das einen Pumpenrotor (292) und einen Antriebsmechanismus (326) zum Drehen des Rotors aufweist, und einen Steuerungsmechanismus (246), der mit dem Antriebsmechanismus und einer Energieversorgung gekoppelt ist, aufweist, wobei der Steuerungsmechanismus in einem intermittierenden Modus wirksam ist, in dem er Energie zu dem Antriebsmechanismus (326) steuert und den Pumpenrotor (292) während eines vorher festgelegten ersten Zeitraums, in dem sich der Pumpenrotor (292) um weniger als eine ganze Umdrehung dreht, mit einer ersten ausgewählten Winkelgeschwindigkeit dreht und sequentiell während eines vorher festgelegten zweiten Zeitraums, der unmittelbar auf den ersten Zeitraum folgt, den Pumpenrotor (292) veranlaßt, die Rotation einzustellen, so daß der intermittierende Modus eine pulsierende Strömung mit einer ersten ausgewählten Durchflußrate erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerungsmechanismus (246) sequentiell in einem kontinuierlichen Modus zur Steuerung von Energie zu dem Antriebsmechanismus (326) wirksam ist, um den Pumpenrotor kontinuierlich zu drehen, um eine zweite ausgewählte Durchflußrate zu erzeugen, die größer als die erste ausgewählte Durchflußrate ist.
2. Blutverarbeitungssystem, das eine peristaltische Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, eine Trennkammer (16) und biegsame Schläuche, die eine erste Schlauchleitung (100) und eine zweite Schlauchleitung (24) aufweisen, die mit der Trennkammer (16) und der peristaltischen Pumpvorrichtung in Verbindung stehen, aufweist, wobei der Pumpenrotor (292) eine Rolle (300) hat, die betätigbar ist, um einen Teil der Schläuche (134, 136) in einem peristaltischen Pumpbetrieb zusammenzudrücken, wobei die Steuerungseinrichtung in dem kontinuierlichen Modus betätigbar ist, um Flüssigkeit aus der zweiten Leitung (24) zu pumpen, und in dem intermittierenden Modus betätigbar ist, um Flüssigkeit aus der ersten Leitung (100) zu pumpen.
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